63

3.1.2.Обеззараживание сточных вод.

Всоответствии с санитарными правилами по охране поверхностных вод от загрязнения, сточные воды, опасные в эпидемиологическом отношении, должны подвергаться обеззараживанию. Обеззараживание следует организовывать на заключительном этапе их очистки, поскольку эффект зависит от поступающего на обеззараживание стока. Бытовые стоки отличаются высоким уровнем микробного загрязнения на фоне значительной концентрации взвешенных частиц и органических веществ. Поэтому перед обеззараживанием необходима их механическая и биологическая очистка.

К наиболее распространенным методам обеззараживания сточных вод в настоящее время относятся: хлорирование, озонирование, ультрафиолетовое облучение (УФО) и их сочетание. Кроме того, перспективны разрабатываемые технологии обеззараживания, такие как гамма-облучение, электрический импульсный разряд, виброакустический, термический и т.д.

Обеззараживание сточных вод хлором является наиболее простым технологическим решением. Однако в результате хлорирования возможно образование нескольких десятков высокотоксичных веществ, включая канцерогенные, мутагенные, с величинами ПДК на уровне сотых и тысячных мг/л. При отведении хлорированных вод в водоем поступают значительные концентрации хлора. В результате может иметь место гибель водных биоценозов (планктона, сапрофитной микрофлоры) и практически полное прекращение процессов самоочищения, в т.ч. и от патогенной микрофлоры. Решить эту проблему можно путем адекватного дехлорирования обеззараженных хлором стоков перед их сбросом в водоемы.

Применение озона может быть более целесообразным, т.к. образуется гораздо меньше новых вредных веществ, не обладающих высокой токсичностью (в основном альдегидов и кетонов). При использовании ультрафиолетового облучения (УФО) бактерицидный эффект не сопровождается образованием токсичных продуктов трансформации химических веществ сточных вод. УФО не оказывает влияния на водные биоценозы.

3.2.Физико-химические и химические методы анализа сточных вод химико-фармацевтических предприятий.

Анализ сточных вод необходим для определения возможности спуска их в водоем, методов очистки и для выяснения содержания в них ценных примесей. Санитарно-химический анализ сточных вод включает следующие определения:

64

•температуры, цвета, запаха, рН;

•степени прозрачности;

•оседающих веществ по объему и массе;

•взвешенных веществ и потерь при прокаливании;

•общего содержания примесей, остатка их после прокаливания, потерь при прокаливании;

•окисляемости перманганатной, дихроматной (химическое потребление кислорода – ХПК);

•биохимического потребления кислорода (БПК);

•растворенного кислорода;

•азота – общего, аммонийного, нитритов, нитратов;

•хлоридов, фосфатов, сульфатов;

•специфических ингредиентов производственных сточных вод (тяжелые металлы – железо, медь, кобальт, хром, никель, свинец, кадмий, ртуть; фенолы, цианиды, СПАВ, нефтепродукты, эфирорастворимые вещества);

•бактериологическое и гельминтологическое исследование;

•радиологическое исследование.

Сточные воды анализируются с применением органолептических, физических, физико-химических и химических методов. Контроль качества очищенных вод наряду с определением основных показателей, общих для всех видов стоков (см. Методические указания “Отбор проб и определение органолептических, физических и обобщенных показателей сточных вод химико-фармацевтических предприятий”), предусматривает и определение загрязнителей, специфичных для каждого отдельного производства. Для успешного контроля их содержания в сточных водах все чаще находят применение современные физико-химические методы анализа, в том числе хроматография, включая газовую, жидкостную и тонкослойную, полярография, электрохимические методы анализа, ионометрия, колориметрия, люминесцентный анализ.

3.2.1. Сравнительная характеристика современных физико-химических методов анализа сточных вод.

Хроматография – метод разделения соединений, основанный на распределении вещества между двумя фазами – неподвижной с большой поверхностью и подвижной, протекающей через неподвижную фазу. Компоненты смеси селективно задерживаются стационарной фазой, причем

65

площади пиков хроматограммы пропорциональны концентрациям соответствующих компонентов.

Методом газожидкостной хроматографии в сточных водах определяют органические кислоты с длиной углеродных цепей С2-С5, спирты, альдегиды, фенолы и другие органические соединения.

Метод тонкослойной хроматографии позволяет определять в сточных водах нефтепродукты, побочные продукты синтеза изопрена, фенолы.

Полярография – электрохимический метод анализа, в основе которого лежит зависимость между потенциалом поляризуемого рабочего электрода и силой тока, протекающего через раствор. Анализ полярограммы позволяет сделать вывод о том, какие ионы и в каком количестве присутствуют в растворе. Этот метод успешно используется для определения содержания в сточных водах тяжелых металлов, в том числе свинца, кадмия, ртути, меди, цинка, кобальта, никеля, титана, хрома, марганца. Кроме того, данным методом определяют ПАВ, ароматические углеводороды, нитраты.

Ионометрия – анализ, основанный на использовании ион-селективных электродов, представляющих собой электрохимические полуэлементы, для которых разность потенциалов на границе раздела фаз электродный материал – электролит зависит от активности определяемого иона в исследуемой среде.

Колориметрия – метод анализа, основанный на сравнении качественного и количественного изменения световых потоков при их прохождении через исследуемый и стандартный растворы. Определяемый компонент с помощью химической реакции переводят в окрашенное соединение, после чего измеряют интенсивность окраски полученного раствора.

3.2.2. Физико-химические и химические показатели сточных вод.

Азот. При анализе сточных вод определяют содержание азота аммонийного (NH+4) и азота нитритов и нитратов ( NO–2, NO–3). Обычно концентрацию азота аммонийного определяют колориметрически с реактивом Несслера на фотоколориметре при 425 нм.

Колориметрический метод определения азота нитритов основан на образовании азосоединения красного цвета при взаимодействии нитритов с реактивом Грисса. Эта реакция отличается высокой чувствительностью и позволяет обнаруживать тысячные доли миллиграмма нитритов в 1 л воды. Анализ выполняют на фотоколориметре с зеленым фильтром.

Сущность метода определения азота нитратов сводится к колориметрированию продуктов его взаимодействия с салициловой кислотой,

66

которые представляют собой нитросоединения желтого цвета. Анализ выполняют на фотоколориметре с синим фильтром.

В сточных водах определяют также содержание сульфатов, хлоридов, фосфатов и т.д. По содержанию сульфатов судят о минеральном составе воды: их повышенное количество свидетельствует о попадании в коммунальнобытовые стоки промышленных сточных вод.

Определение концентрации хлоридов позволяет контролировать постоянство солевого состава сточных вод. В процессе очистки ее солевой состав практически не меняется, а снижается лишь содержание органических веществ. Поэтому резкое увеличение концентрации хлоридов свидетельствует о сбоях в работе очистных сооружений или попадании в сточные воды посторонних загрязняющих веществ.

Для нормального функционирования биохимической очистки требуется, чтобы содержание фосфатов в сточных водах было не ниже 3 мг/л в пересчете на P2O5, т.к. фосфор необходим для микроорганизмов. Определение фосфатов в сточных водах позволяет корректировать содержание Р и при необходимости подавать необходимое количество его соединений на сооружения биологической очистки.

Хлориды. К сточной воде прибавляют в избытке титрованный раствор азотнокислого серебра, в результате чего весь хлор оседает в виде хлористого серебра, а не вошедший в реакцию избыток азотнокислого серебра оттитровывается раствором роданистого аммония в присутствии индикатора – железо-аммиачных квасцов; выпадает нерастворимое роданистое серебро. Определив избыток, находят, сколько пошло азотнокислого серебра на осаждение хлоридов и на основании этого вычисляют содержание хлоридов во взятом объеме воды.

Сульфаты. Титрометрический метод основан на способности сульфатов образовывать с ионами бария слаборастворимый осадок. В точке эквивалентности избыток ионов бария регирует с индикатором ортаниловым К с образованием комплексного соединения. При этом окраска раствора изменяется из сине-фиолетовой в зеленовато-голубую.

Фосфаты. Метод основан на взаимодействии фосфат-ионов в кислой среде с молибдатом аммония и образовании фосфорно-молибденовой кислоты, которая восстанавливается аскорбиновой кислотой в присутствии сурьмяновиннокислого калия до фосфорно-молибденового комплекса, окрашенного в голубой цвет. Максимум скетопоглощения при 690 нм.

67

Нефтепродукты. Флуориметрический метод измерения массовой концентрации нефтепродуктов основан на экстракции их гексаном и измерении интенсивности флуоресценции экстракта на приборе «ФЛЮОРАТ-02».

Другой метод измерения массовой концентрации нефтепродуктов основан на извлечении их из анализируемых вод органическим растворителем, отделении от полярных соединений других классов колоночной хроматографией на оксиде алюминия и количественном определении гравиметрическим методом.

Летучие фенолы. Метод основан на экстракции фенолов из воды бутилацетатом, реэкстракции их щелочью, образовании в реэкстракте окрашенного соединения фенолов с 4-аминоантипирином в присутствии гексацианоферрата (III) калия. Полученные соединения вновь экстрагируют бутилацетатом и измеряют оптическую плотность экстракта на спектрофотометре при 470 нм или фотоэлектроколориметре со светофильтром, имеющим максимум пропускания в дипазоне 460-490 нм. Массовую концентрацию летучих фенолов находят по градуировочному графику.

Сероводород. Исследование проводится йодометрическим методом, основанном на окислении сероводорода йодом, выделяющимся из йодида калия при подкислении и воздействии на него марганцевокислым калием. По количеству йода, израсходованного на окисление сероводорода, судят о содержании сероводорода во взятом объеме воды.

Мышьяк. Метод основан на превращении мышьяка в мышьяковистый водород, полгощаемый раствором диэтилдитиокарбамината серебра в присутствии пиридина с образованием красно-фиолетового комплекса, с максимумом светопоглощения при 535 нм.

Хром. Метод основан на реакции дифенилкарбазида в кислой среде с бихромат-ионами с образованием соединения фиолетового цвета, в котором хром содержится в восстановленной форме, а дифенилкарбазид окислен до дифенилкарбазона. Измерение проводят при 540 нм.

Марганец. Метод основан на взаимодействии марганца с формальдоксимом в щелочной среде с образованием комплекса, который быстро приобретает красно-коричневый цвет вследствие окисления кислородом воздуха. Оптическую плотность образующегося комплекса измеряют при длине волны 455 нм.

Медь. Метод основан на взаимодействии раствора меди с диэтилдитиокарбаматом свинца в среде четыреххлористого углерода с